STR侧翼遗传多态性的法医学探索研究

The massively parallel sequencing (MPS)-based short tandem repeat (STR) typing method provide genetic information from both repeat and flanking regions of STR loci, thus improving the diversity and discrimination power of the STR system in forensic detection. Flanking region insertions and deletions (InDels) and single nucleotide polymorphisms (SNPs) relative to a reference sequence exist in some STR alleles that can make comparability between length-based alleles and full sequence data challenging. Currently, there is no publicly research especially on sequence variants in STR flanking regions in the field of forensics, which limited their application in forensic detection. In this study, we propose to explore the genetic polymorphisms in the flanking regions of forensically relevant STRs in Han Chinese, Uigur and Tibetan population samples: A customized MPS-STR panel including flanking regions of forensically relevant 25 autosomal STRs and 25 Y-STRs will be designed using the Miseq system. Then, STRs, flanking region polymorphisms and STR-SNP/InDel haplotypes will be typed in Han Chinese, Uigur and Tibetan population samples respectively using the customized MPS-STR panel, and forensic statistical analysis will be performed to evaluate the discrimination power of the system. This study will further improve the MPS-STR technology and provide valuable population genetic data for forensic genetics.

MPS-STR技术能同时检验STR核心区及侧翼区的遗传多态性，显著提升STR的法医学效力，是目前法医学领域最为关注的研究热点之一。STR侧翼存在大量已知或未知的遗传多态性，其群体遗传学数据的缺乏限制了MPS-STR技术在法医学领域的应用。阐明STR侧翼序列的遗传多态性，对于完善MPS-STR分型方法，促进MPS-STR分型结果与CE-STR及法庭科学DNA数据库兼容，具有重大意义。国内外尚无针对STR侧翼遗传多态性开展系统研究的报道。本课题组拟在前期研究的基础上，开展专门针对法医学常用STR侧翼区域遗传多态性的系统研究，构建法医学常用A-STR和Y-STR侧翼多态性复合检测及分析方法，并进行STR、侧翼多态性及STR-SNP/InDel单倍型在中国汉族、维吾尔族、藏族人群中的群体遗传学研究，进一步评估其法医学应用价值，为法医学MPS-STR技术研究提供数据基础和实践积累。

【目的】建立基于MPS的STR侧翼区域多态性的检测方法，评估STR侧翼区域的多态性位点对于STR法医学系统效能的影响。【方法】选择法医学常用的A-STR位点和Y-STR位点，为每一个STR位点设计两对引物，每一对引物一端尽可能靠近STR核心重复区域，另一端向侧翼区域延伸，在读长范围内覆盖尽可能多的侧翼区域，以已知最长等位基因型的长度作为引物设计的前提，确保两个扩增片段均能覆盖STR核心重复区域，实现两端序列的顺利拼接；搭建两套复合扩增体系，经文库构建和上机测序后，建立STR侧翼区域多态性的检测方法，并完成350例汉族人群的常见STR侧翼区域多态性检测和数据分析；MPS-STR分型结果用CE进行随机检验，侧翼区域的多态性位点用Sanger测序进行验证；通过等位基因型频率统计和法医学参数的计算评估了STR侧翼区域的多态性位点对于STR系统效能的影响。【结果】两套复合扩增体系均能够获得良好的扩增效果，A-STR的测序效果优于Y-STR；在350例样本中一共在25个位点上检测到53个SNP和5个InDel， 共58个侧翼区域的多态性位点，有48个分布在A-STR位点上，其中33个距离STR的核心重复区域较远，除了CSF1PO，FGA，D3S1358，D12S391 4个位点外，在其余17个A-STR位点均在侧翼区域检测到了多态性位点；不同的侧翼区域多态性位点，频率差异很大。一部分位点多态性高的能够显著影响法医学参数，一部位点在人群中频率很低，对于混合检材的检验更有意义，还有一些位点存在相互之间连锁或者与STR分型连锁的情况。除Y-GATA-H4外，检测到的Y-STR侧翼区域的多态性位点在人群中的频率普遍较低，对Y-STR单倍型识别能力的提高作用不大。【结论】建立了常用STR侧翼区域多态性的检测方法，并具有良好的准确性，能够有效扩大MPS对STR侧翼区域的检测覆盖范围；A-STR侧翼区域的多态性位点明显多于Y-STR，对侧翼区域多态性的检测能够显著提升A-STR的法医学系统效能。